网络互连技术知识总结.docx

网络互连技术及实战1.互联网概述什么是计算机网络：计算机网络就是通信线路和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。OSI七层模型开放系统互连参考模型简称OSI为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。Osi开放系统互连参考模型是一种协议规范，用来规范网络协议的设计与实现。引入osi参考模型的主要作用是为了实现各个厂家网络设备能够互连互通OSI简介：OSI采用了分层的结构化技术，共分七层，物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。它从低到高分别是：物理层：接受来自数据链路层的帧，将0和1编码成数字信号，以便在网络介质上传输数据链路层：在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程；提供数据链路的流控。网络层：提供逻辑地址和路由选择功能传输层：提供建立、维护和拆除传送连接的功能；选择网络层提供最合适的服务；在系统之间提供可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。会话层：提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能；提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式 。表示层：代表应用进程协商数据表示；完成数据转换、格式化和文本压缩。应用层：负责寻找服务器提供的网络资源，并提供流量控制和错误控制功能网络设计的层次模型及特性：核心层：尽可能快速的传输一般不进行路由选择，访问列表控制，包过滤接入层：把终端设备接入网络，提供本地服务分布层：接入层的汇聚点流量控制广播、组播域介质转换安全远程接入访问OSI模型概述：面向应用的上层面向端到端的数据流数据流层作用：Network：提供逻辑地址，是路由器用来路径确定Datalink：组合位到字节并把字节组合成帧分层的优点：把网络任务分层，并定义标准的层间接口，可使各个独立的协议或者层更简洁便于学习和讨论协议规范的很多细节层次的标准接口便于工程模块化，使每个产品可以只完成某几层的功能创建一个更好的互操作环境便于定位和排除故障Osi间通信：同一计算机相邻间通信发送数据：从高层到底层接受数据：从底层到高层封装数据把每一层的数据放在包头和包尾之间，然后发送给下一层解封数据去掉数据的包头和包尾，然后发送给上一层几个重要的概念：面向连接的协议-该协议在传输之前需要在两个端点之间建立联系无连接的协议-该协议在传输之前不需要在两个端点之间建立联系可靠传输-传输过程具有差错检测和恢复功能2.局域网交换数据链路层的功能：定义：物理的源和目的地址指明上层所用的协议（服务访问点）网络拓扑帧顺序流量控制面向连接和非面向连接（数据链路层分为llc和mac两个子层）数据链路层的设备及特点：每个子网有它的冲突域所有的网段在相同的广播域数据链路层的设备异同点：1. 交换机和网桥都工作在数据链路层，他们的工作原理相同2. 网桥基于软件进行转发与过滤，速度较慢；交换机是通过专用集成芯片asic进行转发与过滤得，是基于硬件的，速度较快。交换机也可以叫做基于硬件的网桥。3. 网桥端口较少，交换机端口较多，交换机也叫多端口网桥或多组网桥交换机的三大功能：1. 地址学习-Mac地址表在初始化的时候为空 -Mac地址表存放在ram中，每300秒清空一次2. 转发/过滤-在地址表中有目标主机mac地址，数据帧不会泛洪而直接转发3. 环路避免交换机帧的三种转发方式：直通转发-交换机只检查目的地址储存转发-收到帧后要做冗余校验在做转发无碎片转发-只检查帧的前64个字节3.网络模型TCP/IP模型与OSI模型的比较：相同点 -两者都是以协议栈的概念为基础-协议栈中的协议彼此相互独立-下层对上层提供服务不同点 -OSI是先有模型；TCP/ip是先有协议，后有模型-OSI适用于各种协议栈；TCP/ip只适用于TCP/ip网络-层次数量不同ICMP协议不同报文：1. 目的不可达ICMP报文（目的网络、目的主机、目的协议、目的端口不可达）2. 超时ICMP报文（TTL每经过一次路由器就减1，减到0时，数据包被丢弃。Trace充分利用了ICMP超时报文）3. 重定向ICMP报文（向源主机通知更好的路由）4. ICMP回应请求与回应应答ICMP协议（网间控制报文协议）traceroute（路由跟踪）命令作用：在测试网络连通性的同时测试从从源地址到目的地地址的详细路径地址解析协议（ARP）作用：通过对方的ip地址来获取对方的mac地址反向地址解析协议（rarp）作用：通过自己的mac地址来获取自己的ip地址4.IP地址管理和子网划分Ip地址介绍ip地址的作用：目前应用于网络的主要是ipv4Ip地址介绍私有的ip地址：A类地址中：10.0.0.0到10.255.255.255B类地址中：172.16.0.0到172.13.255.255C类地址中：192.168.0.0到192.168.255.255Ip地址介绍特殊的ip地址：1. ip地址172.*.*.*：本地回环（loopback）测试地址2. 169.254.*.* miceosoft reserved3. 广播地址：255.255.255.2554. Ip地址0.0.0.0：代表任何网络5. 节点号全为0：代表某个网段的任何主机地址6. 节点号全为1：代表该网段的所有主机Ip地址介绍ip地址分配原则：网络id中第一个数不能是127主机id不能全都是二进制1主机id不能全是二进制0主机id对于本地网络id来说是唯一子网划分子网掩码的分配规律1. 连续的最大值1跟最小值02. 连续的1确定网络id3. 连续的0确定主机id4. 子网掩码可定制子网划分-cidr标记法也成网络前缀标记法Ip：10.217.123.7/20表示：其子网掩码有20个连续的1，用来确定网络id；余下的必须是0，用来确定主机id子网划分三种不同的广播地址1. 定向广播2. 本网广播3. 子网广播子网计算步骤：子网数=2*子网数每个子网中合法主机数=2*主机位-25.CISCO ISO设备及管理路由器内部组件：RAMROMFlashCPUNVRAMInterfaceCISCO路由器启动过程简述：1. 加电自检（post）2. 加载并运行bootstrap代码3. 查找Cisco IOS软件4. 加载 Cisco IOS 软件5. 查找配置信息6. 实施配置信息7. 运行Cisco 路由器三种常见配置模式：用户模式：对交换机和路由器的有限操作特权模式：对交换机和路由器进行详细检测，有配置和调试权利，是进入其他配置模式的前提全局配置模式：对交换机和路由器的进行配置操作是进入一切子配置模式的前提6.IP路由原理、概述及静态路由配置路由的概念：路由是数据包从源网络经过一系列中间网络被转发到达目的地的网络的过程，主要有路由器完成，路由器有三个主要的功能模块：路径信息的维护最佳路径的查找数据包的转发为了能够找到路由，路由器必须知道一下内容：1. 目的网络地址2. 路由的来源方向（即到达目的地的方向）3. 可能的路径4. 最好的路径5. 验证和维护路由信息路由表项：1. 主类网络号2. 路由条目的来源3. 要达到的目的网络4. 子网掩码（目的网络大小）5. 管理距离（可信度）6. 度量值（metric）7. 到达目的地的下一跳路由器8. 路由存在的时间9. 到达目的网络的出口目的地不在本地查找路由表：没有匹配条目的数据包（未知单播包）被丢弃路由器只转发已知数据包（有匹配路由条目的数据包），未知单播包和广播包都被丢弃，组播包需要特殊配置才被转发路由的分类：静态路由是网络管理工人配置的到达一个目的地的路由动态路由是通过路由选举协议动态的学习到的路由，它能够随着拓扑和流量的变化而变化路由选举协议的概念：路由协议是用来选择路径并管理路由表的一旦路径被选择，那么被路由协议将可以被路由动态路由协议的分类方法：1. 有类（也叫基于类的）路由协议与无类路由协议2. 内部网关路由协议（igp）与外部网关路由协议（EGP）3. 距离矢量路由协议、链路状态路由协议及复合型路由协议动态路由协议分类基于类别分类有类路由协议：有类路由协议在发送路由更新的时候不带子网掩码，在同一网络内，连续的子网掩码是必须的，路由在类的边界进行汇总无类路由协议：无类路由协议在发送他们的路由更新的时候是带子网掩码的，无类路由协议支持变长子网掩码（vlsm），在一个网络内汇总能够被人工控制。度量值：相同可信度下判断路径好坏Rip：跳数（hop）Igrp、eigrp：复合度量值Ospf：代价（cost）配置静态路由的目的：配置静态路由可以使信息达到非直连的网段7.RIP协议Rip路由信息协议：是一个纯粹的距离矢量路由选择协议。RIP每隔30秒就将自己完整的路由选择表从所有激活的接口上送出 距离矢量路由协议路由表更新过程每个路由器的路由表在最初只有与之直连的网络路由器从自己的邻居发现到目的地最好的路径动态路由协议的配置：路由配置选择路由协议-指定网络或者接口路由环路如何能停止：最大跳计数水平分割路由中毒保持关闭RIPV1和RIPV2的区别：RIPv1 RIPv2距离矢量距离矢量最大跳计数是15最大跳计数是15有类的无类的基于广播的使用组播224.0.0.9不支持vlsm支持vlsm无认证允许md5认证不支持连续网络支持不连续网络8.OSPF单区域Link-state 路由协议路由器跟踪一下信息：它们的邻居同一区域的所有路由器到一个目的地的最好路径OSPF基本术语链路（link）：在OSPF中，链路被定义为一个网络或者是被指定为给定网络的路由器接口。也就是说，在OSPF中，链路与接口的含义是相同的，链路也叫接口。链路状态（ls：link-state）：路由器所连接网络的物理状态，包括是up还是down、带宽、ip及掩码信息。链路状态通告：是一种OSPF数据包，它包含有可在OSPF路由器间共享的链路状态和路由信息，即它是用来描述OSPF链路状态的数据包。链路状态更新包：它是用来在OSPF邻居路由器间传递链路状态通告（lsa）的数据包。邻居：运行有OSPF进程的已建立连接的相邻路由器，并且这两路由器的接口必须在同一个区域，邻居是通过hello数据包来发现的。Hello数据包：用来发现邻居并建立维护邻接关系的数据报。邻接：为实现交换路由信息的目的，在选出邻居路由器间建立逻辑连接。LINK-STATE 数据结构Neighbor表：列出所有能识别的邻居Topology表：通常也作为lsdb（链路状态数据库）Routing表：通常命名为转发数据库（到目的地最好路径列表）LINK-STATE 数据结构：网络层次Link-state路由需要的一个层次化的网络结构被OSPF所强化两个级别的层次化包括下面：-骨干区域-非骨干区域OSPF区域OSPF区域特征：减少路由表的条目将拓扑变化的影响限制在一个区域内Lsa详细泛洪仅限制在本区域需要层次化的网络设计LS数据结构：毗邻数据库1. 路由器通过交换hello包来发现邻居2. 路由器检查hello包里的某几个参数或选项宣告邻居建立3. Poing-to-point wan links（点到点广域网链路）：-两个邻居建立全毗邻关系4.Lan links：路由器与dr和bdr成为毗邻与其他路由器（drothers）维持two-way状态5.路由更新和拓扑信息仅仅在建立了毗邻关系的路由器之间传递OSPF毗邻路由器使用hello协议在彼此之间建立逻辑的毗邻关系，一个毗邻关系形成：-交换ls数据库包来同步彼此的ls数据库-利用这些毗邻关系lsa被可靠地泛洪到整个区域或网络OSPF计算通过对链路状态数据库应用dijkstra（人名）的spf算法来发现到目的地的最好路径：-在一个区域里的每个路由器有相同的lsdb-在区域里的各个路由器有相同的lsdb-有关连接到特定目的地的具有最低总链路成本的最好路径被计算出来-最好路由被放进转发数据库里OSPF路由器IDOSPF通过OSPF路由器id来识别OSPF路由器Lsdb用OSPF路由器id来区分一台路由器缺省的：路由器id是在OSPF进程启动时一个活跃接口上的最高iP地址任何一个活跃loopback接口的最高ip地址优先于物理接口的ip地址成为路由器id一个OSPF的router-id命令能作为OSPF路由器指定路由器id为保证稳定性，loopback或router-id命令是被推荐的方式Loopback interfaces如果OSPF进程已启用，要使用router-id命令起作用，必须重启OSPF进程9.路由器重分发采用多种路由协议-临时性的转换-特定应用的协议 *一种规则不可能适合于所有的应用-行政边界 *不同组织间的信息交流-设备不匹配 *不同厂商的设备的互操作性 *主机路由器再发布路由信息当一台路由器中不同的路由协议相互重分发后，一种协议会从另一种协议中学习到路由条目种子度量值-路由条目的种子度量值是以路由器接口为源点-路由条目的种子度量值可以用default-metric命令来建立，或者在重分发时指定-一旦这种值被建立，它也会像其他的路由条目的值一样增加实施再发布的注意事项：路由环路-一次优路径选择路由信息不一致收敛时间不一致配置重分发到RIP中默认度量值为无穷大10.生成树及STPCiscoavvid模型是一种基于标准的企业级网络体系结构，它可以提供将业户和技术战略整合为一个统一模型的指导方针。园区网设计冗余拓扑冗余链路可以避免单点故障冗余拓扑问题多重帧拷贝Mac数据库不稳定广播风暴解决冗余拓扑问题断开冗余环路可以通过去掉冗余链路来避免多重帧拷贝.Mac数据库不稳定.广播风暴等问题。但是当冗余链路被去掉后网络仍存在易发生单点故障的问题解决冗余拓扑问题stpStp：生成树协议，此协议专用于解决第二层的环路问题，此协议可以再物理上保证冗余链路的情况下在逻辑上阻塞环路生成树运行原理Stp执行生成数算法，此算法在网络中找到一个参考点，然后确定到该参考点的冗余路径，这个参考点被称为生成树的根Stp基本概念桥id是生成树为每个交换机分配的唯一标示符，桥id包括优先级（2个字节）和Mac地址（6个字节）组成。Stp基本概念stp的开销开销cost：是以路径中所有的链路的带宽为基础而累加的总路径开销STP基本概念桥协议数据单元桥协议数据单元（bpdu）：在一个二层网络中，交换机通过交换数据信息来获取网络中其他交换机的信息，这个信息被称为bpdu。Bpdu的作用：1. 选举一个根桥（根交换机）2. 检测环路的位置3. 阻塞端口，防止环路4. 通知网络变化5. 控制生成树状态Bpdu的分类：配置bpdu：是根桥周期性发给所有端口的，其中包括stp的参数，Tcn拓扑变化通告：这种bpdu是在拓扑发生变更时产生的Stp基本概念桥协议数据单元报文格式协议ID：该值总为0消息类型：配置bpdu=0，tcn=80根ID：根桥的ID路径开销：到达根桥的stp开销桥ID：bpdu发送网桥的id端口IDbpdu发送端口的ID最大时间Hello时间转发延时STP选举-选举的过程选举根桥：stp算法中选择出参考交换机选举根端口：在每一个非根交换机上，面向根，到根的距离最近的一个端口，用于接受根桥发送的bpdu选举指定端口：在每一个网端上，面向根，并且到根最近的一个端口，用于发送bpdu的端口选举阻塞端口：在交换网络上，既不是根端口也不是指定端口stp选举选举原则及方法原则：1. 在一个交换网络只有一个根桥2. 在每个非根交换机上只有一个根端口3. 在每个网段只有一个指定端口方法：最低root bdi到root bridge 最低路径cost最低发送者bid最低发送者端口idStp端口状态和计时器计时器用于阻止桥接环路计时器决定了重新收敛的时间11.VLAN技术扩展二层网络VLAN的概念VLAN虚拟局域网：是一组拥有共同要求且与物理无关的终端设备的逻辑组VLAN的特点：没有引入VLAN之前的网络1. 二层连接2. 单个广播域3. 管理不方便引入VLAN后的网络1. 分割广播域2. 逻辑阻止灵活3. 增强了安全性4. 管理方便每一个逻辑的VLAN就像一个独立的物理的网桥VLANs可以跨越多个交换机干道可以承载多个VLAN信息干道使用了特别的封装来分别不同的VLANVLAN的分类按成员关系来分静态VLAN：基于端口的VLAN动态VLAN：基于MAC地址的VLAN按地理位置来分本地VLAN端到端VLANTrunk干道能够在单条物理链路中承载多个VLAN的流量作用于两个交换机相连的链路上12.实施VTPVTP的概念及作用Vtp VLAN中继协议，是一个二层的协议，能够在同一vrp域内对VLAN进行管理，从而达到VLAN配置的一致性，vtp通告信息只能在trunk干道上传递。通过vrp可以减少配置改变时引起的配置不一致问题VTP的工作模式服务模式可以创建、删除、修改VLAN-可以发送vtp通告-同步VLAN配置-保存配置在nvram中客户端模式不可以创建、删除、修改VLAN-可以发送vtp通告-同步VLAN配置-不保存配置在nvram中透明模式只可以创建、删除、修改VLAN-可以发送vtp通告-不能同步VLAN配置-保存配置在nvram中Vtp运作Vtp宣告以组播方式发送Vtp服务器与客户端同步信息到最新的版本号Vtp宣告每5分钟发送一次或者触发更新13实施单臂路由不同VLAN通信问题由于VLAN技术划分了广播域，所以不同VLAN之间是不能够通信的不同VLAN间通信解决方案搭建路由VLAN间通信需要一个三层模块-单臂路由路由器能够给VLAN支持一个中继链路单臂路由优点：易于实施适用于很多系统由路由器提供各VLAN间的通信缺点：易出现单点失效问题易出现单链路冗塞网络拓扑能导致性能问题14.VLAN间路由二层交换： 基于硬件的桥接 线速性能 高速处理 低延时 Mac地址二层交换的问题： 二层交换网络拥有和桥接式网络路由的优势：最优路径选择三层交换：工作在网络层具有路由功能的二层交换机基于硬件的包转发高性能的包交换流量审计三层安全开展策略三层交换的构成：包交换智能网络服务：对管理，排错和应用的有效性起着关键的作用路由进程：决定路径，负载均衡和汇总，多协议路由基于流的交换路由处理器和专用集成芯片（asic）在多层转发引擎内一起工作基于拓扑的交换使用：转发信息库邻接表多层交换机的端口交换接口对仅具二层交换机的物理端口-接入端口 仅传送某个VLAN的流量-中继端口传送多个VLAN的流量默认情况下，它属于VLAN数据库内所有成员-用switchport接口配置命令配置交换机端口交换机的端口路由接口路由端口（三层接口）：功能就像路由器的端口一样并不与某个特殊的VLAN相关联配置一个路由端口：在交换机内启用ip路由用 no switchport 将接口置于三层模式给该接口配置ip地址及掩码可以启用ip路由协议多层交换机实现VLAN间路由Svi将一个VLAN描述成一个接口，在系统内进行路由或桥接第一次创建时，作为一个VLAN接口用interface VLAN命令来创建支持路由协议和桥接配置电源：直流电源和交流电源以太网通到的作用：从逻辑上汇聚线路像一个逻辑接口的工作交换机的负载均衡冗余etherchannel-协议接口汇聚协议链路汇聚控制协议etherchannel-原则最多允许8条链路16.实施网关冗余实现网关冗余的方法-使用缺省网关缺点：源主机的系统要支持设置多个网关使用代理ARP缺点：当网关失效后如希望故障切换，源终端必须另发起一个ARP请求或是等到ARP条目被动态刷新使用irdp缺点：通告每7-10分钟发送一次，生命周期为30分钟，会导致30分钟内的故障无法进行倒换使用vrrp：虚拟路由器冗余协议负载均衡，冗余备份vrrp组成员主路由器（master），辅助路由器（backup）-每个构成vrrp组的成员路由器都有明确的身份vrrp工作过程- 虚拟路由器角色扮演者虚拟路由器Mac地址master路由器会向其他路由器发送vrrp组播消息，以保持和其他路由器的联系initial状态（初始化状态）backup状态master状态vrrp配置-企业中的部署路由器可以属于同一子网中的不同VLAN的多个vrrp组-配置虚拟iP地址-配置优先级vrrp组内优先级最高的成员将成为转发路由器缺省的优先级是100（0-255）-配置抢占作用让高优先级的设备恢复自己的转发身份，在vrrp中抢占是默认开启的-配置端口跟踪17.ACL 访问控制列表的作用：管理ip流量及接入网络的增长对经过路由器的特定数据包进行过滤允许或拒绝数据包通过路由器允许或拒绝vty接入到路由器如果没有使用访问控制列表，数据包在特定的网络上传输将不受限制（在使用ACL时需要根据网络考虑路由表信息）处理数据包类型：标准的访问控制列表deny：拒绝 permit：允许（1-99）扩展的访问控制列表deny：拒绝 permit：允许（100-199）区分访问控制列表的类型：标准的访问控制列表（1-99） 检查从原地址发出的所有iP数据包访问控制列表操作过程-出接口上如果数据包没有匹配任何访问列表条目则此数据包被丢弃访问控制列表操作过程-匹配策略直到一个策略生效为止-通配符-0 代表检查相应的地址位-1 代表忽略相应的地址位访问控制列表应用的位置：扩展ACL用在离源近的地方标准的ACL用在离目的地近的地方18.广域网概述广域网wan：也成远程网，覆盖范围比局域网lan和城域网man都广 ，广域网的通信子网主要是用分组交换技术达到资源共享的目的。广域网与局域网的区别：局域网每个节点是具体的网络设备广域网每个节点是广域网广域网第二层协议-ppp概述：Ppp可以通过ncp向上支持多种协议Ppp通过lcp去控制链路的建立广域网第二层协议ppp-lcp配置选项功能：认证压缩错误检测多链路广域网第二层协议ppp-会话建立过程链路连接建立阶段认证阶段网络层协商协议阶段两个ppp认证协议：pap和chap广域网第二层协议ppp-pap密码以明文发送由被验证方发送请求两次握手广域网第二层协议ppp-chap密码以密文发送由被验证方发送请求三次握手19.帧中继技术帧中继概述：通过虚链路建立连接面向连接的服务帧中继默认情况下：非广播多路访问（nbma）路由更新问题广播流量必须复制到每个活动的连接水平分割阻止了收到的路由更新在从原来的接受接口向外转发解决办法在非广播多路访问nbma网络环境下，关闭水平分割会引起广播问题子接口能解决水平分割问题方案：将一个物理接口模拟成多个逻辑接口帧中继地址映射用本地管理接口lmi从帧中继交换机获得dlci（数据链路连接标示图）用逆向ARP将本地dlci映射到远端路由器的网络层地址帧中继功能的核心方向在osi模型的下两层帧中继可以让你用多种拓扑连接远程站点，包括星型、全网型、部分网型帧中继nbma（非广播多路访问）拓扑可能导致路由更新可到达问题，可通过使用子接口解决20.网络地址转换Nat的作用Nat网络地址转换：将ip地址转换成另一个不同的地址Nat的基本概念内部：内部的网络外部：外部的网络本地地址：物理分配给设备的ip地址全局地址：物理或逻辑分配给公用ip地址内部本地地址：分配给内部网络中一台计算机的配置ip地址内部全局地址：内部主机呈现给外网的ip地址外部本地地址：外部主机呈现给内部网络的地址外部全局地址：分配给外部网络中的一台计算机的配置地址配置nat静态nat的配置静态nat是一对一的地址转换，转换前后地址固定，可应用于企业内部服务器的转换配置patPat适合于小型企业，此类企业没有公用的IP地址Nat技术的优缺点优点：nat通过地址转换可以使私网地址访问公网Nat减少编制方案的网络重叠情况增加连接公共网络的灵活性去除了网络的私有化需要对现有网络的重新编址缺点：增加网络的延迟，使一些危险更难于排查长久解决ip地址耗尽的方案：使用下一代的ip编制方案（ipv6）Router source（来源）default distance（距离）Connected（连接）interface0Eigrp summary route5Static（静态）route1External（外部）bgp（边界网关协议）20Internal（内部）bgp200Externaleigrp（扩展内部网关协议）170Internaleigrp90Igrp（内部网关协议）100Ospf110Ripv1 ripv2120Isis115Unknown（未知）255